基于形状记忆合金驱动的土壤采样器制造技术

本发明专利技术涉及一种基于形状记忆合金驱动的土壤取样器，包括：一体式采样系统、采样驱动机构以及智能感知控制系统，采样驱动机构上端连接动力源；一体式采样系统固定套设于所述采样驱动机构，以随所述采样驱动机构往复转动及上下震动；采样驱动机构包括：主动轴和位于主动轴下端的钻头；所述主动轴包括形状记忆合金轴，所述形状记忆合金轴上开设有容纳加热装置的槽。利用记忆合金的记忆效应驱动采样筒上下震动以使土壤进入采样筒，完成土壤采集工作。实现了对表面松软土壤样品的快速采集、旋挖采样和样品容纳的一体式设计。

【技术实现步骤摘要】
基于形状记忆合金驱动的土壤采样器
本专利技术涉及土壤采集工具
，尤其涉及一种基于形状记忆合金驱动的土壤采样器。
技术介绍
对地球外的科学探索与研究一直是人类的一项研究热点，其中对外星土壤的研究是这类工作的重点之一。以月球探测为例，探测器从月球带回大量来自月球的标本，也就是月壤和月岩，对研究月球表面的岩石以及与地球对比起到了非常重要的作用，为研究月球和地球的起源提供了一些直接的证据。科学家通过观察外星土壤和岩石的元素及化合物等信息，还可以了解外星球上是否有生命存在等等。现有的外星土壤采集设备中，多以机械手等复杂的机械结构来进行复杂的土壤采集工作。为了简化土壤采样工作的方式，需要一种新型的外星土壤采样器。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种基于形状记忆合金驱动的土壤采样器，为一体式的土壤采集装置，其实现了对包括行星在内的多种土层表面松软土壤样品的快速采集、旋挖采样和样品容纳的一体式设计。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：本专利技术提供一种基于形状记忆合金驱动的土壤取样器，包括：桶状的一体式采样系统、采样驱动机构以及智能感知控制系统，所述采样驱动机构上端连接动力源，以驱动所述土壤取样器往目标土层运动；所述一体式采样系统固定套设于所述采样驱动机构，以在取样时随所述采样驱动机构往复转动及上下震动；所述采样驱动机构包括：主动轴和位于主动轴下端的钻头，主动轴的上端与所述动力源连接；所述主动轴为三段式设置：上段和下段为非形状记忆合金轴，中段为形状记忆合金轴，所述形状记忆合金轴上开设有容纳加热装置的槽；所述一体式采样系统固定套设于所述采样驱动机构的形状记忆合金轴上；所述智能感知控制系统包括：设置在所述形状记忆合金轴上的温度传感器，以对所述形状记忆合金轴的温度进行测量；设置在所述槽内、以对所述形状记忆合金轴进行加热的所述加热装置；以及与所述温度传感器和加热装置通信连接的控制器，根据所述温度传感器反馈的温度，所述控制器控制所述加热装置对所述形状记忆合金轴进行加热，以使固定套设于所述采样驱动机构上的一体式采样系统实现往复转动和上下震动。优选地，所述一体式采样系统包括：采样筒，呈中空圆台形，其筒壁上设置有数个进土口，待采样的土壤通过所述进土口进入采样筒内部；所述采样筒下端与所述采样驱动机构下段的非形状记忆合金轴固定连接；上端盖，其设置在所述采样筒上端以封闭所述采样筒。优选地，所述采样筒包括形状相同的采样外筒和采样内筒，所述采样外筒套设于所述采样内筒外部，所述进土口贯穿所述采样外筒和所述采样内筒；对应每一个进土口的上端，所述采样外筒的筒壁上形成有进土铲；所述采样内筒内壁上形成数个相互平行的环形隔板滑槽，以容置数个相互平行的分层隔板，所述分层隔板将所述采样内筒分隔成多个采样区域。优选地，在所述采样外筒和采样内筒之间，形成有容置滑动挡板的容腔，所述滑动挡板对应所述进土口设置，并在所述容腔内滑动，从而打开或关闭所述进土口；其中，所述滑动挡板的两个相对面分别贴合所述采样外筒的内壁和所述采样内筒的外壁。优选地，所述滑动挡板通过第一连接杆、套设于所述主动轴上段的非形状记忆合金轴的第一固定套筒，与所述主动轴滑动连接，所述智能感知控制系统控制第一固定套筒相对所述主动轴转动，以使所述滑动挡板在所述容腔内滑动以打开或关闭进土口。优选地，所述采样内筒内部，对应每一个采样区域，还设置有一个同轴刮板，所述同轴刮板活动套设于所述形状记忆合金轴，以在所述形状记忆合金轴发生往复转动时，与所述采样筒发生相对转动，刮下进土口中进入的土壤；每一个同轴刮板包括：将所述同轴刮板套设于所述形状记忆合金轴的套环；数个稍呈弧形的刮板，以更好地贴合所述采样内筒的内壁；以及连接所述套环和刮板的第二连接杆。优选地，所述采样驱动机构的形状记忆合金轴上还设置有第二固定套筒，所述第二固定套筒通过数个转动轴承设置于形状记忆合金轴上；所述同轴刮板的套环连接所述第二固定套筒，以在所述形状记忆合金轴往复转动时，所述同轴刮板与所述采样筒发生相对转动。优选地，所述转动轴承为滚子轴承。优选地，所述加热装置为电热丝，所述容纳加热装置的槽呈螺旋形开设于所述形状记忆合金轴上。(三)有益效果本专利技术的技术方案，具有如下优点：1、本专利技术提供的一种基于形状记忆合金驱动的土壤取样器，所述取样器到达目标土层后再使滑动挡板滑动以打开进土口，之后再利用记忆合金的记忆效应驱动采样筒往复转动和上下震动以使土石层其不同深度的土壤进入采样筒，完成土壤采集工作。分层设计可以根据其需要精准地采集不同深度的土壤。2、本专利技术提供的一种基于形状记忆合金驱动的土壤取样器，所述采样筒的内部设置有多个隔板，所述隔板将所述采样筒内室分割成不同的采样区域。通过上述多个区域可以对不同深度的土壤分别进行采集和储存，从而避免土石层其不同深度的土壤混合在一起，造成实验数据不准确。3、本专利技术提供的一种基于形状记忆合金驱动的土壤取样器，所述采样筒为中空圆台型结构，且所述滑动挡板两个相对面分别与采样内筒的外壁和采样外筒的内壁相贴合，且滑动挡板与所述容腔的形状相适配，有效防止在取土样的过程中，土壤进入造成进土口处滑动挡板无法滑动的情况出现。4、本专利技术提供的一种基于形状记忆合金驱动的土壤取样器，采样驱动机构驱动采样筒往复轴端的过程中，同轴刮板会将进入上述进土口的土壤拨入通过分层隔板分隔成的采样区域内，从而避免发生土壤在进土口附近堆积堵塞进土口的情况；且上述刮板与采样筒的内壁相贴合，可以更有效地将进入上述进土口的土壤进行拨动，使进土口附近的土壤远离进土口，进一步保证土壤不会堵塞进土口。附图说明图1为本专利技术的基于形状记忆合金驱动的土壤取样器的示意图；图2为图1中的土壤取样器的采样驱动机构的示意图；图3为本专利技术的土壤取样器的同轴刮板的示意图；图4为本专利技术的土壤取样器的采样筒的示意图。【附图标记说明】1：主动轴；2：上端盖；3：进土铲；4：采样筒；41：采样外筒；42：采样内筒；5：进土口；6：钻头；7：第一固定套筒；8：第一连接杆；9：第二固定套筒；10：形状记忆合金轴；11：非形状记忆合金轴；12：同轴刮板；121：第二连接杆；122：刮板；123：套环；13：挡板滑槽；14：滑动挡板；15：分层隔板；16：槽。具体实施方式为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。其中，本文所提及的“上”、“下”等方位名词以图1的定向为参照。本实施例提供的一种基于形状记忆合金驱动的土壤取样器，包括：桶状的一体式采样系统、采样驱动机构以及智能感知控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于形状记忆合金驱动的土壤取样器，包括：桶状的一体式采样系统、采样驱动机构以及智能感知控制系统，所述采样驱动机构上端连接动力源，以驱动所述土壤取样器往目标土层运动；所述一体式采样系统固定套设于所述采样驱动机构，以在取样时随所述采样驱动机构往复转动及上下震动；/n所述采样驱动机构包括：主动轴(1)和位于主动轴下端的钻头(6)，主动轴(1)的上端与所述动力源连接；所述主动轴(1)为三段式设置：上段和下段为非形状记忆合金轴(11)，中段为形状记忆合金轴(10)；所述形状记忆合金轴(10)上开设有容纳加热装置的槽(16)；/n所述智能感知控制系统包括：设置在所述形状记忆合金轴上的温度传感器，以对所述形状记忆合金轴的温度进行测量；设置在所述槽(16)内、以对所述形状记忆合金轴(10)进行加热的所述加热装置；以及与所述温度传感器和加热装置通信连接的控制器，根据所述温度传感器反馈的温度，所述控制器控制所述加热装置对所述形状记忆合金轴进行加热，以使固定套设于所述采样驱动机构上的一体式采样系统实现往复转动和上下震动。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于形状记忆合金驱动的土壤取样器，包括：桶状的一体式采样系统、采样驱动机构以及智能感知控制系统，所述采样驱动机构上端连接动力源，以驱动所述土壤取样器往目标土层运动；所述一体式采样系统固定套设于所述采样驱动机构，以在取样时随所述采样驱动机构往复转动及上下震动；
所述采样驱动机构包括：主动轴(1)和位于主动轴下端的钻头(6)，主动轴(1)的上端与所述动力源连接；所述主动轴(1)为三段式设置：上段和下段为非形状记忆合金轴(11)，中段为形状记忆合金轴(10)；所述形状记忆合金轴(10)上开设有容纳加热装置的槽(16)；
所述智能感知控制系统包括：设置在所述形状记忆合金轴上的温度传感器，以对所述形状记忆合金轴的温度进行测量；设置在所述槽(16)内、以对所述形状记忆合金轴(10)进行加热的所述加热装置；以及与所述温度传感器和加热装置通信连接的控制器，根据所述温度传感器反馈的温度，所述控制器控制所述加热装置对所述形状记忆合金轴进行加热，以使固定套设于所述采样驱动机构上的一体式采样系统实现往复转动和上下震动。


2.如权利要求1所述的基于形状记忆合金驱动的土壤取样器，其特征在于，所述一体式采样系统包括：
采样筒(4)，呈中空圆台形，其筒壁上设置有数个进土口(5)，待采样的土壤通过所述进土口(5)进入采样筒(4)内部；所述采样筒(4)下端与所述采样驱动机构下段的非形状记忆合金轴(11)固定连接；
上端盖(2)，其设置在所述采样筒(4)上端以封闭所述采样筒(4)。


3.如权利要求2所述的基于形状记忆合金驱动的土壤取样器，其特征在于，
所述采样筒(4)包括形状相同的采样外筒(41)和采样内筒(42)，所述采样外筒(41)套设于所述采样内筒(42)外部，所述进土口(5)贯穿所述采样外筒(41)和所述采样内筒(42)；对应每一个进土口(5)的上端，所述采样外筒(41)的筒壁上形成有进土铲(3)；
所述采样内筒(42)内壁上形成数个相互平行的环形隔板滑槽，以容置数个相互平行的分层隔板(15)，所述分层隔板(15)将所述采样内筒(42)分隔成多个采样区域。


4.如权利要求3所述的基于形状记忆合金驱动的土壤取样...

【专利技术属性】
技术研发人员：于征磊，信仁龙，张立新，郭雪，张志辉，谢鑫宇，张晓龙，任露泉，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22